WO2006035547A1 - ガス加熱方法およびガス加熱用配管部材 - Google Patents

ガス加熱方法およびガス加熱用配管部材 Download PDF

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WO2006035547A1
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gas heating
piping member
heat insulating
gas
insulating material
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French (fr)
Inventor
Nobukazu Ikeda
Akihiro Morimoto
Naofumi Yasumoto
Michio Yamaji
Tsuyoshi Tanikawa
Tadayuki Yakushijin
Hidehiro Doya
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Fujikin Incorporated
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

Definitions

  • the present invention relates to a gas heating method and a gas heating piping member for heating a gas used for chemical production, semiconductor production or the like to a predetermined temperature.
  • gas may have to be heated to a predetermined processing temperature. For this reason, it is common to wind a pipe with a tape heater and heat the pipe from the outside. Done
  • Patent Document 1 describes a flexible pipe member with improved heating, cooling, or heat retaining effects as an inner / outer double pipe!
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 1 91189
  • An object of the present invention is to provide a heating method capable of improving calorie heat efficiency when heating a gas in a pipe member body such as a pipe, and a pipe capable of easily performing such a heating method. It is to provide a member.
  • a heat insulating material capable of passing a heated gas is closely inserted into the piping member main body through which the heated gas passes, and the piping member main body is heated from the outside. It is characterized by heating by means.
  • a gas heating piping member includes a hollow body heated from the outside, and a heated body. It consists of a heat insulating material that is formed so that gas can pass through it and is inserted in close contact with the inside of the main body.
  • the piping member body is usually a pipe, but it may be a block in which a pipe joint or a passage connecting the pipes is formed.
  • the substance flowing through the slag is usually a gas, but it may be a liquid.
  • the heat insulating material may be formed of a porous metal material or a large number of metal ball forces, and the heat insulating material may be formed of a porous metal material and a metal core material.
  • the porous metal material a laminated body of cut-up and porous metal foil is preferable, but a porous metal sintered body obtained by heat-sintering a metal particle material containing a binder may be used. A mesh may be laminated in the passage direction.
  • various materials can be used as the porous metal material as long as the thermal conductivity is high and a sufficient contact area with the gas is ensured.
  • the metal may be, for example, titanium or other metal which may be made of stainless steel that emphasizes thermal conductivity and is made of stainless steel that does not easily react with the fluid to be heated (heated gas or liquid to be heated). Good.
  • the many metal balls may be, for example, stainless steel, copper, titanium, or other metals other than power steel, which is a steel ball.
  • the heating means for example, various heating means that can be adapted to the contour shape of the hollow main body, which is preferably a flexible heater called a micro heater, a tape heater or the like, can be used.
  • the porous metal foil with cuts is a metal foil in which a number of cuts are formed at predetermined intervals in the vertical and horizontal directions, and the thickness of the metal foil is preferably about 10 to: LOO / zm.
  • the size of the ridge is, for example, a square or rectangular shape with a side force of 200 to 700 ⁇ m, the other side of the hole being 200 to 700 ⁇ m, and a height (projection amount) of 200 to 600 m.
  • the number of cuts is about 200 to 600 Zcm2. An appropriate size and number of cuts are selected in consideration of the passage diameter, passage length, pressure loss, and the like.
  • the perforated plate is biased toward the other perforated plate by a biasing member (for example, a coil spring).
  • the biasing member may be a spring such as a leaf spring in addition to the coil spring, and it is made of rubber or synthetic resin and has elasticity! / It may be an elastic member!
  • the diameter of the metal sphere is 50% or less, preferably 40% or less. Is more preferable.
  • the lower limit of the diameter of the metal sphere is not particularly limited, but if it is too small, it becomes difficult to handle and the pressure loss increases, so 5% or more is preferable, and 20% or more is more preferable. In this way, when the metal spheres are closely packed in the hollow body, the thermal conductivity is very excellent, and a sufficient gas passage gap is ensured to enable efficient heating.
  • the metal spheres are sequentially filled into the hollow body using one of the perforated plates as a stop plate, and the densely packed metal spheres are held by being sandwiched between the two perforated plates.
  • the gas heating method of the present invention since the heat insulating material is closely inserted into the inside of the piping member main body such as a pipe, the piping member main body is heated by externally heating the piping member main body. Heat is conducted to the heat insulating material, and the heat insulating material is heated to substantially the same temperature as the pipe member body, and the heated gas is efficiently heated to a predetermined temperature while passing through the heat insulating material. Therefore, even if the heating length of the piping member body is made shorter than that without the heat insulating material, the same degree of heating can be performed.
  • the heat insulating material is closely inserted into the hollow main body, the heat of the main body can be obtained by heating the piping member main body from the outside. Is conducted to the heat insulating material, and the heat insulating material is heated to substantially the same temperature as the main body. It is efficiently heated to a predetermined temperature while passing through the heat insulating material. Therefore, even if the heating length of the piping member main body is shortened compared to the case without the heat insulating material, the same degree of heating can be performed.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a gas heating piping member according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the same.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the configuration of the test apparatus.
  • FIG. 4 is a view showing the measurement result of the temperature change of the gas heating piping member of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of a gas heating piping member according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a measurement result of temperature change for the gas heating piping member of the second embodiment.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a first embodiment of a piping member suitable for carrying out the gas heating method of the present invention.
  • the pipe member (1) includes a pipe body (3) as a hollow body, a tape heater (2) as a heating means provided on the outer periphery of the body (3), and an inner periphery of the body (3). It consists of a heat insulating material (4) inserted in close contact.
  • the heat insulating material (4) is formed by spirally laminating a porous metal foil (11) (thickness 50 / zm) with cut and raised (11a). Therefore, since it is formed of a single metal foil (11), it is very excellent in thermal conductivity, and the contact force between adjacent layers by cutting up (11a) ) Is a point contact rather than a surface contact where the flat surfaces contact each other, a sufficient gas passage gap is secured, and pressure loss is small.
  • a porous metal foil (11) with cut and raised portions (11a) can be obtained, for example, by passing a metal foil material between a pair of rollers having a large number of protrusions on each cylindrical surface.
  • a filter (5) is disposed at the outlet side end of the Neuve body (3).
  • the filter (5) is a metal filter. When the filter (5) receives heat from the tape heater (2), the temperature drop in the filter (5) is prevented. .
  • FIG. 2 what is indicated by a two-dot chain line is a metal core material (12), and the heat insulating material (4) is cut and raised as a porous metal material as required (11a). ) With a porous metal foil (11) and a metal core (12).
  • Fig. 4 shows the measurement result of the temperature change when gas was passed through the piping member (1) heated to 200 ° C.
  • Fig. 3 shows the flow chart of the test equipment for performing this measurement.
  • the test conditions are as follows: the test fluid is nitrogen gas, the primary side of the test pressure is 300 kPa, the secondary side is open to the atmosphere, and the test flow rate is 5 SLM. After raising the test line to the set temperature (200 ° C), stability was confirmed and the temperature at the temperature measurement point was recorded.
  • the test apparatus uses a heated gas piping member (1) to pass a heated gas through a pressure reducing valve (51), a filter (52), a flow rate adjusting valve (53), and a mass flow meter (54). ) And is opened to the atmosphere via the flow control valve (55), and the gas temperature at the inlet of the piping member (1) is adjusted. And the gas temperature at the outlet can be measured with the temperature sensor (56X57).
  • the piping member (1) was heated in the range of about 160 mm in length, and a micro heater (case diameter lmm, electric capacity 300W, resistance 133.3 ⁇ ) was used as the heating means.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a piping member suitable for carrying out the gas heating method of the present invention.
  • the piping member (21) includes a pipe body (23) as a hollow body, a tape heater (22) as a heating means provided on the outer periphery of the body (23), and an inner periphery of the body (23). It is composed of a large number of metal balls (24a) inserted so as to be in close contact with the heat insulating material (24).
  • Joint portions (25X26) are provided at both ends of the Neuve body (23), respectively.
  • One (right side of the figure) of the joint part (25) is a first joint member having a threaded part (31a) on the outer periphery of the intermediate part and a hexagonal columnar flange part (31b) on the outer periphery of the butted end ( 31) and the other joint (26) has a hexagonal columnar flange (32a) on the outer periphery of the middle part and a threaded part (32b) (32c) on the outer periphery near both ends.
  • the metal ball (24a) as the heat insulating material (24) is a steel ball, and its diameter is about 1Z4 of the inner diameter of the pipe body (23).
  • the first and second joint members (31X32) have a small-diameter passage (3
  • the sleeve (33) is joined to the main body (33a) having the same diameter as the pipe main body (23) and the pipe main body (23).
  • the flange portion (33b) provided at the end of the non-contact end is in contact with the top wall portion of the cap nut (34) and the cap nut (34) is connected to the second joint member ( 32) It is fixed to the second joint member (32) by being screwed onto the male thread portion (32c).
  • a gasket (46) is interposed between the abutment surface of the sleeve (33) and the second joint member (32) to ensure the sealing performance of the abutment surface!
  • the step (37) of the first joint member (31) has a hole (42) having the same outer diameter as that of the large diameter passage (36) and smaller than the diameter of the metal ball (24a).
  • the peripheral edge of a large number of circular metal perforated plates (41) is applied.
  • the perforated plate (41) serves as a stop plate for preventing the metal sphere (24a) from dropping off during and after the filling of the metal sphere (24a).
  • One end of a cylindrical compression coil spring (43) having the same outer diameter as the diameter of the large diameter passage (39) is applied to the step portion (40) of the second joint member (32).
  • the other end of the coil spring (43) has the same shape as that of the stopper plate, that is, the same outer diameter as the diameter of the large diameter passage (36) and smaller than the diameter of the metal ball (24a).
  • a circular metal perforated plate (44) having a large number of holes (45) is disposed.
  • the coil spring (43) has a natural length longer than the distance from the step portion (40) of the second joint member (32) to the end surface of the pipe body (23), and the coil spring (43) passes through the perforated plate (44).
  • the pipe body (23) is closely packed and the metal sphere (24a) is pressed against the other porous plate (41) side.
  • the metal balls (24a) are sequentially filled into the pipe body (23) using one of the perforated plates (41) as a stop plate. Is done. Thereafter, the other perforated plate (44) is disposed in the sleeve (33), the coil spring (43) is disposed in the second joint member (32), and the sleeve (33) is secured by the nut (34). Fixed to the second joint member (32). Thereby, the metal sphere (24a) filled in the pipe body (23) is held by being sandwiched between the two perforated plates (41X44). In this way, the piping member (21) can be formed by a simple operation with extremely excellent thermal conductivity, sufficient force and sufficient gas passage gap, and low pressure loss.
  • the heat insulating material is inserted in close contact with the inside of the piping member body such as a pipe, the heat of the piping member body is heated by heating the piping member body from the outside.
  • the heat insulating material is also heated to substantially the same temperature as the piping member body, and the heated gas is efficiently heated to a predetermined temperature while passing through the heat insulating material. Therefore, even if the heating length of the piping member body is made shorter than that without the heat insulating material, the same degree of heating can be performed.

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Abstract

　パイプなどの配管部材本体内の気体を加熱するに際して、加熱効率を向上させることができる加熱方法およびこのような加熱方法を容易に行うことを可能とするガス加熱用配管部材を提供する。 　被加熱ガスが通される配管部材本体1の内部に、被加熱ガスが通過可能な保熱材4を密接して挿入するとともに、配管部材本体1を外部から加熱手段2により加熱する。

Description

明 細 書
ガス加熱方法およびガス加熱用配管部材
技術分野
[0001] この発明は、薬品製造用、半導体製造用等に使用されるガスを所定の温度に加熱 するためのガス加熱方法およびガス加熱用配管部材に関する。
背景技術
[0002] 半導体製造装置で使用される配管においては、所定の処理温度にガスを加熱しな ければならない場合があり、このため、パイプをテープヒータで巻き、外部からパイプ を加熱することが一般的に行われて 、る。
[0003] また、特許文献 1には、内外 2重管として、加熱、冷却または保温効果を向上させた 屈曲自在な配管部材が記載されて!、る。
特許文献 1：実開平 1 91189号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記従来の加熱方法では、ガスの加熱温度が例えば 200°C〜300°C程度になると 、外部からパイプ（中空状本体)を加熱するだけでは、必要な温度が得られないこと があり、また、ヒータの電力を上げて対応する場合には、エネルギーコストが高く付くと いう問題があった。また、特許文献 1のものでは、保温効果には優れているものの、外 部からの加熱に対しては十分なものとは言えず、さらなる改良が必要である。
[0005] この発明の目的は、パイプなどの配管部材本体内の気体を加熱するに際して、カロ 熱効率を向上させることができる加熱方法およびこのような加熱方法を容易に行うこ とを可能とする配管部材を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] この発明によるガス加熱方法は、被加熱ガスが通される配管部材本体の内部に、 被加熱ガスが通過可能な保熱材を密接して挿入するとともに、配管部材本体を外部 から加熱手段により加熱することを特徴とするものである。
[0007] この発明によるガス加熱用配管部材は、外部から加熱される中空状本体と、被加熱 ガスが内部を通過可能に形成されかつ本体内部に密接して挿入された保熱材とから なるものである。
[0008] この発明によるガス加熱方法およびガス加熱用配管部材にお 、て、配管部材本体 は、通常、パイプとされるが、パイプを接続する管継手や通路が形成されたブロックで あってもよぐその中を流れる物質は、通常、気体とされるが、液体であってもよい。ま た、保熱材は、多孔金属材料や多数の金属球力も形成されることがあり、保熱材は、 多孔金属材料と金属製芯材とから形成されることもある。
[0009] 多孔金属材料としては、切起し付き多孔金属箔の積層体が好ま 、が、バインダ入 りの金属粒子材料を加熱焼結した多孔質金属焼結体であってもよぐまた、メッシュを 通路方向に積層したものとしてもよい。要するに、熱伝導率が高くかつ十分なガスと の接触面積が確保されるものであれば、種々の材料を多孔金属材料として使用する ことができる。金属は、例えば、被加熱流体 (被加熱ガスまたは被加熱液体）と反応し にくいステンレス鋼とされる力 熱伝導性を重視して銅などとしてもよぐチタンやその 他の金属であってもよい。多数の金属球は、例えば鋼球とされる力 鋼以外のステン レス鋼、銅、チタンやその他の金属であってもよい。また、加熱手段は、例えば、マイ クロヒータ、テープヒータなどと称されているフレキシブルなヒータが好ましぐそのほ 力 中空状本体の輪郭形状に適合可能な種々の加熱手段を使用することができる。
[0010] 切起し付き多孔金属箔は、縦横所定間隔で多数の切起しが形成された金属箔であ り、金属箔の厚みは、 10〜： LOO /z m程度が好ましぐ切起しの大きさは、例えば、孔 の 1辺力 200〜700 μ m、孔の他辺が 200〜700 μ mの正方形または長方形とされ 、高さ（突出量）が 200〜600 mとされる。また、切起しの数は、 200〜600個 Zcm 2程度とされる。切起しの大きさや数は、通路径、通路長さ、圧損などを考慮して、適 宜なものが選択される。
[0011] 上記の切起し付き多孔金属箔を渦巻き状に積層するに際しては、切起しの先端と 隣の層の金属箔とが接触するように密に重ね合わせられる。この場合、金属製芯材 を用いてもよい。切起し付き多孔金属箔の渦巻き状の積層体の通路方向の長さは、 本体の長さと同じである必要はなぐ複数個の積層体が間隔を置かずにまたは間隔 を置 、て本体内に直列状に配置されて 、るようにしてもよ 、。切起し付き多孔金属箔 の渦巻き状の積層体は、 1枚の金属箔力 得ることができるため、熱伝導性に優れて おり、中空状本体または配管部材本体を外部から加熱した場合に、その内部の保熱 材までがほぼ同じ温度に加熱される。被加熱流体は、隣り合う切起し間に形成された 空間および切起しのために形成された孔を通路として、配管部材の一端力も他端へ と流れ、この間に、高温の配管部材から熱をもらって所定温度に昇温される。
[0012] 保熱材が多数の金属球から形成される場合には、保熱材の両端に、金属球の通路 方向の移動を阻止する多孔板が設けられていることが好ましぐ一方の多孔板が付 勢部材 (例えばコイルばね）によって他方の多孔板側に付勢されて 、ることが好まし い。付勢部材は、コイルばねのほかに板ばねなどのばねであってもよぐまた、ゴム製 または合成樹脂製で弾性を有して！/、る弾性部材であってもよ!、。
[0013] 金属球の直径は、大きすぎると接触面積が低下して十分な加熱効果が得られな!/、 ため、中空状本体の内径の 50%以下であることが好ましぐ 40%以下であることがよ り好ましい。金属球の直径の下限は、特に限定されないが、小さすぎると取り扱いにく くなり、また、圧損も大きくなることから、 5%以上が好ましぐ 20%以上がより好ましい 。このようにすると、金属球を中空状本体内に密に充填した場合に、熱伝導性に非常 に優れ、し力も、ガスの通過間隙が十分確保され、効率的な加熱が可能となる。金属 球は、一方の多孔板を止め板にして、中空状本体に順次充填され、密に充填された 金属球は、 2つの多孔板で挟まれることによって保持される。
発明の効果
[0014] この発明のガス加熱方法によると、パイプなどの配管部材本体の内部に保熱材が 密接して挿入されているので、配管部材本体を外部から加熱することにより、配管部 材本体の熱が保熱材に伝導し、保熱材も配管部材本体とほぼ同じ温度に加熱され、 被加熱ガスは、この保熱材を通過する間に効率よく所定温度まで加熱される。したが つて、保熱材無しのものに比べて、配管部材本体の加熱長さを短くしても、同程度の 加熱を行うことができる。
[0015] また、この発明のガス加熱用配管部材によると、中空状本体の内部に保熱材が密 接して挿入されているので、この配管部材本体を外部から加熱することにより、本体 の熱が保熱材に伝導し、保熱材も本体とほぼ同じ温度に加熱され、被加熱ガスは、こ の保熱材を通過する間に効率よく所定温度まで加熱される。したがって、保熱材無し のものに比べて、配管部材本体の加熱長さを短くしても、同程度の加熱を行うことが できる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、この発明によるガス加熱用配管部材の第 1実施形態を示す縦断面図で ある。
[図 2]図 2は、同横断面図である。
[図 3]図 3は、試験装置の構成を示すフロー図である。
圆 4]図 4は、第 1実施形態のガス加熱用配管部材についての温度変化の測定結果 を示す図である。
[図 5]図 5は、この発明によるガス加熱用配管部材の第 2実施形態を示す縦断面図で ある。
[図 6]図 6は、第 2実施形態のガス加熱用配管部材についての温度変化の測定結果 を示す図である。
符号の説明
(1) 配管部材
(2) テープヒータ (加熱手段）
(3) パイプ本体（中空状本体）
(4) 保熱材
(11) 多孔金属箔
(11a) 切起し
(12) 金属製芯材
(21) 配管部材
(22) テープヒータ (加熱手段）
(23) ノイブ本体（中空状本体)
(24) 保熱材
(24a) 金属球
(41X44) 多孔板 発明を実施するための最良の形態
[0018] この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
[0019] 図 1および図 2は、この発明のガス加熱方法を実施するのに好適な配管部材の第 1 実施形態を示している。
[0020] この配管部材 (1)は、中空状本体としてのパイプ本体 (3)と、本体 (3)外周に設けられ た加熱手段としてのテープヒータ (2)と、本体 (3)内周に密接するように挿入された保熱 材 (4)とからなる。
[0021] 保熱材 (4)は、切起し (11a)付き多孔金属箔 (11) (厚み 50 /z m)が渦巻き状に積層さ れたものとされている。したがって、 1枚の金属箔 (11)で形成されているために、熱伝 導性に非常に優れており、し力も、切起し (11a)によって隣り合う層間の接触は、金属 箔 (11)の平面同士が接触する面接触でなく点接触となっており、ガスの通過間隙が 十分確保され、圧損も少ないものとなっている。このような切起し (11a)付き多孔金属 箔 (11)は、例えば、金属箔材料を各円筒面に多数の突起を有する 1対のローラ間に 通すこと〖こより得ることができる。
[0022] ノイブ本体 (3)の出口側端部には、フィルタ (5)が配置されている。フィルタ (5)は、金 属フィルタとされており、このフィルタ (5)がテープヒータ (2)からの熱を受けることによつ て、フィルタ (5)部分における温度低下が防止されて 、る。
[0023] 図 2において、二点鎖線で示しているのは、金属製芯材 (12)であり、保熱材 (4)は、 必要に応じて、多孔金属材料である切起し (11a)付き多孔金属箔 (11)と金属製芯材 (1 2)とから構成される。
[0024] 図 4に、 200°Cに加熱した配管部材 (1)にガスを流したときの温度変化の測定結果 を示す。図 3は、この測定を行うための試験装置のフロー図を示しており、試験条件 は、試験流体が窒素ガス、試験圧力の一次側が 300kPa、二次側が大気開放、試験 流量が 5SLMであり、試験ラインを設定温度（200°C)に昇温後、安定を確認して温 度測定ポイントの温度を記録した。
[0025] 図 3に示すように、試験装置は、被加熱ガスを減圧弁 (51)、フィルタ (52)、流量調整 弁 (53)およびマスフローメータ (54)を介して加熱ガス配管部材 (1)に導入し、流量調整 弁 (55)を介して大気開放する構成とされており、配管部材 (1)の入口でのガス温度お よび出口でのガス温度が温度センサ (56X57)で測定可能とされている。配管部材 (1) は、長さ約 160mmの範囲で加熱されており、加熱手段としては、マイクロヒータ（シー ス径 lmm、電気容量 300W、抵抗 133. 3 Ω )を使用した。
[0026] 図 4から分力るように、保熱材無しのものでは、外部設定温度 200°Cに対し、 100°C 程度までしか温度が上昇せず、これに対し、本発明の保熱材 (4)有りの配管部材 (1)に よると、 150°C程度まで温度が上昇しており、加熱効率が大幅に上昇している。
[0027] なお、上記の切起し (11a)付き多孔金属箔 (11)の積層体を円柱状の金属製芯材 (12) に巻き付けた構成とすることで、中心部からのガス抜けが防止されるとともに、芯材 (1
2)自体にも熱が保持され、加熱効率が向上する。
[0028] 図 5は、この発明のガス加熱方法を実施するのに好適な配管部材の第 2実施形態 を示している。
[0029] この配管部材 (21)は、中空状本体としてのパイプ本体 (23)と、本体 (23)外周に設けら れた加熱手段としてのテープヒータ (22)と、本体 (23)内周に密接するように挿入された 多数の金属球 (24a)力もなる保熱材 (24)とからなる。
[0030] ノイブ本体 (23)の両端部には、それぞれ継手部 (25X26)が設けられて 、る。一方（ 図の右側）の継手部 (25)は、中間部分の外周におねじ部 (31a)を有しかつ突き合わせ 端部の外周に六角柱状のフランジ部 (31b)を有する第 1継手部材 (31)からなり、他方（ 図の左側）の継手部 (26)は、中間部分の外周に六角柱状のフランジ部 (32a)を有しか つ両端部寄りの外周におねじ部 (32b)(32c)を有する第 2継手部材 (32)と、パイプ本体 ( 23)に接合されたスリーブ (33)と、第 2継手部材 (32)とスリーブ (33)とを結合する袋ナット (34)とからなる。
[0031] 保熱材 (24)としての金属球 (24a)は、鋼球とされており、その径は、パイプ本体 (23)の 内径の 1Z4程度とされて 、る。
[0032] 第 1および第 2継手部材 (31X32)は、パイプ本体 (23)の内径よりも小さい小径通路 (3
5)(38)と、パイプ本体 (23)に突き合わされる側にあってパイプ本体 (23)内径に等しい大 径通路 (36X39)とを有し、小径通路 (35X38)と大径通路 (36X39)との間に段部 (37X40) が形成されている。
[0033] スリーブ (33)は、パイプ本体 (23)と同じ径の本体 (33a)と、パイプ本体 (23)に接合され ない方の端部に設けられたフランジ部 (33b)とからなり、このフランジ部 (33b)に袋ナット (34)の頂壁部分が当接するとともに、袋ナット (34)が第 2継手部材 (32)のおねじ部 (32c) にねじ合わされることにより、第 2継手部材 (32)に固定されている。スリーブ (33)と第 2 継手部材 (32)との突き合わせ面には、突き合わせ面のシール性を確保するためのガ スケット (46)が介在させられて!/、る。
[0034] 第 1継手部材 (31)の段部 (37)には、大径通路 (36)の径と同じ外径を有しかつ金属球 ( 24a)の径よりも小さい孔 (42)が多数形成された円形の金属製多孔板 (41)の周縁部が 当てられている。この多孔板 (41)は、金属球 (24a)の充填時および充填後において金 属球 (24a)が脱落することを防止するための止め板となっている。
[0035] 第 2継手部材 (32)の段部 (40)には、大径通路 (39)の径と同じ外径を有する円筒状圧 縮コイルばね (43)の一端が当てられている。このコイルばね (43)の他端には、止め板 として使用されているのと同じ形状すなわち大径通路 (36)の径と同じ外径を有しかつ 金属球 (24a)の径よりも小さい孔 (45)が多数形成された円形の金属製多孔板 (44)が配 置されている。コイルばね (43)は、第 2継手部材 (32)の段部 (40)からパイプ本体 (23)端 面までの距離よりも長い自然長を有しており、多孔板 (44)を介してパイプ本体 (23)内 に密に充填されて 、る金属球 (24a)を他方の多孔板 (41)側に押圧して 、る。
[0036] 金属球 (24a)は、パイプ本体 (23)に第 1継手部材 (31)を取り付けた後、一方の多孔板 (41)を止め板にして、パイプ本体 (23)内に順次充填される。その後、スリーブ (33)内に 他方の多孔板 (44)が配置されるとともに、第 2継手部材 (32)にコイルばね (43)が配置さ れて、ナット (34)によってスリーブ (33)が第 2継手部材 (32)に固定される。これにより、 パイプ本体 (23)内に充填された金属球 (24a)は、 2つの多孔板 (41X44)で挟まれること によって保持される。こうして、熱伝導性に非常に優れ、し力も、ガスの通過間隙が十 分確保され、圧損も少な!ヽ配管部材 (21)が簡単な作業で形成される。
[0037] この配管部材 (21)について、金属球 (24a)を鋼球として、図 3の試験装置を使用して 温度変化を測定したところ、図 6に示すように、図 4とほぼ同じ結果が得られ、この実 施形態のものによっても加熱効率が大幅に上昇することが確認できた。なお、図 6に おいて、ガス 5slmおよびガス lOslmは、ガスの流量 (slm=standard liter/min)を示して おり、この配管部材 (21)によると、ガスの流量が多いときに金属球 (鋼球) (24a)ありとな しとの差がより顕著になることが分かる。
産業上の利用可能性
この発明によるガス加熱方法は、パイプなどの配管部材本体の内部に保熱材が密 接して挿入されているので、配管部材本体を外部から加熱することにより、配管部材 本体の熱が保熱材に伝導し、保熱材も配管部材本体とほぼ同じ温度に加熱され、被 加熱ガスは、この保熱材を通過する間に効率よく所定温度まで加熱される。したがつ て、保熱材無しのものに比べて、配管部材本体の加熱長さを短くしても、同程度の加 熱を行うことができる。

Claims

請求の範囲
[I] 被加熱ガスが通される配管部材本体の内部に、被加熱ガスが通過可能な保熱材を 密接して挿入するとともに、配管部材本体を外部から加熱手段により加熱することを 特徴とするガス加熱方法。
[2] 保熱材が、多孔金属材料から形成された請求項 1のガス加熱方法。
[3] 保熱材が、多孔金属材料と金属製芯材とから形成された請求項 1のガス加熱方法
[4] 多孔金属材料は、切起しを有する多孔金属箔が渦巻き状に積層されたものである 請求項 2または 3のガス加熱方法。
[5] 保熱材が、多数の金属球から構成された請求項 1のガス加熱方法。
[6] 外部から加熱される中空状本体と、被加熱ガスが内部を通過可能に形成されかつ 本体内部に密接して挿入された保熱材とからなるガス加熱用配管部材。
[7] 保熱材が、多孔金属材料から形成された請求項 6のガス加熱用配管部材。
[8] 保熱材が、多孔金属材料と金属製芯材とから形成された請求項 6のガス加熱用配 管部材。
[9] 多孔金属材料は、切起しを有する多孔金属箔が渦巻き状に積層されたものである 請求項 7または 8のガス加熱用配管部材。
[10] 保熱材が、多数の金属球から構成された請求項 6のガス加熱用配管部材。
[II] 保熱材の両端に、金属球の通路方向の移動を阻止する多孔板が設けられている 請求項 10のガス加熱用配管部材。
[12] 一方の多孔板が付勢部材によって他方の多孔板側に付勢されて 、る請求項 11の ガス加熱用配管部材。
[13] 本体は、チューブとその両端に設けられた継手部とからなり、継手部に、多孔板を 受け止める段部が形成されている請求項 11または 12のガス加熱用配管部材。
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